JPH0739347Y2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

スイッチング電源装置

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JPH0739347Y2
JPH0739347Y2 JP10167889U JP10167889U JPH0739347Y2 JP H0739347 Y2 JPH0739347 Y2 JP H0739347Y2 JP 10167889 U JP10167889 U JP 10167889U JP 10167889 U JP10167889 U JP 10167889U JP H0739347 Y2 JPH0739347 Y2 JP H0739347Y2
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光雄 中田
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、スイッチング電源装置に関し、特に、電流を
スイッチングする際に生じる高周波ノイズを減衰する構
造を有するスイッチング電源装置に関する。
[従来の技術] 従来、この種のスイッチング電源装置としては第6図に
示すものがある。これは、フォワード方式のスイッチン
グ電源装置であり、例えば商用入力電圧1をコモンモー
ドチョークコイル2aと接地用コンデンサ2b,2cから成る
ラインフィルタ2を介してブリッジ型整流回路3に入力
し、ブリッジ型整流回路3及び平滑コンデンサ4によっ
て整流及び平滑化して、高周波トランス5に入力側巻線
5aに供給する。入力側巻線5aには、スイッチング制御回
路6の制御に従って巻線5aの電流を断続するスイッチン
グ素子7が接続されており、出力側巻線5bに送り出され
る断続的エネルギーをチョークコイル8とコンデンサ9
から成るLCフィルタで平均化することにより直流安定化
出力を出力端子10,11に出力する。尚、出力側巻線5bとL
Cフィルタの間に接続されているダイオード12,13はフラ
イホイールダイオード、出力端子10,11とアース端子間
に接続されるコンデンサ14,15は接地用コンデンサであ
る。
そして、高周波トランス5の巻数比及びスイッチング素
子7のON/OFFのデューテーを調整することで任意の出力
電圧を設定することができる。
[考案が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来の電源装置にあっては、
スイッチング素子で電流を断続する際に発生する高周波
ノイズが、高周波トランスの入力側巻線の配線パターン
とプリント基板のアース用金属ベースとの間に存在する
寄生容量C1、高周波トランスの出力側巻線の配線パター
ンと該金属ベースとの間に存在する寄生容量C2、LCフィ
ルタのチョークコイルの配線パターンと該金属ベースと
の間に存在する寄生容量C3を介して該金属ベースを通っ
て接地用コンデンサに帰還するので、出力に高周波ノイ
ズが発生する問題があった。
更に、この高周波ノイズの問題点を第7図及び第8図に
示す実際の配線図に基づいて説明すると、第7図に示す
高周波トランス5の入力側巻線の端子とスイッチング素
子6のドレイン端子6aとを接続するための配線パターン
PC1が容量C1の一方の電極を構成し、出力側巻線の端子
とフライホイールダイオード8を接続する配線パターン
PC2が容量C2の一方の電極を構成し、フライホイールダ
イオード8と9のアノード接点を接続する配線パターン
PC3が容量C3の一方の電極を構成し、そして、第8図に
示すように、ベースを金属製とするプリント基板の表面
に積層された絶縁層を介してそれぞれの配線パターンPC
1,PC2,PC3が形成されているので、プリント基板のベー
スを他方の電極とする寄生容量C1,C2,C3が形成される。
そして、スイッチング素子6のON/OFF動作によって巻線
5a,5bの一端に発生する高周波電流に起因した高周波ノ
イズが寄生容量C1とC2を介してベースへ流れ、更に、チ
ョークコイル8に誘起する高周波電流に起因する高周波
ノイズが寄生容量C3を介してベースへ流れ、これらの高
周波ノイズが入力側の接地コンデンサ用2a,2b及び出力
側の接地用コンデンサ14,15へ帰還することから、出力
に高周波ノイズが混入するという問題を生じていた。
本考案は、このような課題に鑑みて成されたものであ
り、高周波ノイズを大幅に減衰したスイッチング電源装
置を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] まず、本考案は、金属製のベースの上面に絶縁層を積層
して成るプリント基板を使用し、該絶縁層の表面上に形
成した配線パターンに電子デバイスを設けることにより
形成するスイッチング電源装置を対象とする。
そして、高周波トランスの一対の入力側巻線に流れる電
流をスイッチング素子により断続し、それぞれの入力側
巻線に対する一対の出力巻線に誘起する断続エネルギー
をフィルタにより平均化して直流安定化出力を発生する
スイッチング電源装置において、前記一方の入力側巻線
と前記スイッチング素子を接続する配線パターンに起因
する寄生容量と該一方の入力側巻線に誘起する誘起電圧
との積が、他方の入力側巻線とスイッチング素子を接続
する配線パターンに起因する寄生容量と該他方の入力側
巻線に誘起する誘起電圧との積が等しくなるように、そ
れぞれの配線パターンの面積を設定すると共に、前記一
方の出力側巻線に接続する配線パターンに起因する寄生
容量と該一方の出力側巻線に誘起する誘起電圧との積
が、他方の出力側巻線に接続する配線パターンに起因す
る寄生容量と該他方の出力側巻線に誘起する誘起電圧と
の積が等しくなるように、それぞれの配線パターンの面
積を設定する。
[作用] このような構造を有する本考案によれば、スイッチング
により高周波トランスの入力側巻線に誘起する高周波ノ
イズと出力側巻線に誘起する高周波ノイズはそれぞれ所
定面積に設定された配線パターンに寄生容量によって相
殺されるので、高周波ノイズに低減することができる。
[実施例] 第1図は本考案による一実施例の回路を示す。
これは、フォワード方式のスイッチング電源装置であ
り、例えば商用入力電圧1をコモンモードチョークコイ
ル2aと接地用コンデンサ2b,2cから成るラインフィルタ
2を介してブリッジ型整流回路3に入力し、ブリッジ型
整流回路3及び平滑コンデンサ4によって整流及び平滑
化して、高周波トランス5に供給する。
高周波トランス5は、巻数Nの共に等しい一対の入力側
巻線5a,5cと、それぞれに対応し且つ巻数Mの共に等し
い一対の出力側巻線5b,5dを有し、各巻線比がM:Nに設定
されている。
6はMOSトランジスタからなるスイッチング素子であ
り、入力側巻線5aと5cの間を接続して制御回路7から供
給される所定周波数の制御信号に同期してスイッチング
動作する。
出力側巻線5b,5dの一方の出力接点間にはフライホイー
ルダイオード16が接続され、他方の出力接点間には整流
用ダイオード17が接続され、また、図示するように、出
力側巻線5b,5dの所定の出力端子間にダイオード18が接
続している。
19はチョークコイルであり、出力側巻線5bと出力端子20
の間に介在する第1のコイルと、出力側巻線5dと出力端
子21の間に介在する第2のコイルを有している。そし
て、出力端子20,21間に相間コンデンサ22が接続すると
共に、各出力端子20,21とアース端子間に接地用コンデ
ンサ23,24が設けられている。
図中のC1,C2,C3,C4,C5,C6で示す容量は、配線パターン
とプリント基板の金属ベース(アースに相当する)間の
寄生容量である。
第2図は、該寄生容量の発生原理を説明するための部分
配線図であり、容量C1は高周波トランス5の入力側巻線
5aの端子とスイッチング素子6のドレイン端子6aとを接
続するための配線パターンPC1と金属ベース間の寄生容
量であり、容量C2は入力側巻線5cの端子とスイッチング
素子6のソース端子6bとを接続するための配線パターン
PC2と金属ベース間の寄生容量であり、容量C3は出力側
巻線5bの端子とフライホイールダイオード16のカソード
端子16aとを接続するための配線パターンPC3と金属ベー
ス間の寄生容量であり、容量C4は出力側巻線5dの端子と
フライホイールダイオード17のアノード端子17bとを接
続するための配線パターンPC4と金属ベース間の寄生容
量であり、容量C5は出力側巻線5dの端子とダイオード1
7,18のカソード端子17a,18aとを接続するための配線パ
ターンPC5と金属ベース間の寄生容量であり、容量C6は
出力側巻線5bの端子とダイオード16,18のアノード端子1
6b,18bとを接続するための配線パターンPC6と金属ベー
ス間の寄生容量である。
即ち、第3図の縦断面図にも示すように、それぞれの配
線パターンPC1〜PC6は、ベースを金属製の基板としてそ
の表面に積層された絶縁層の上面に形成されるので、寄
生容量が発生する。
そして、寄生容量C1とC2が等しくなるように配線パター
ンPC1とPC2の表面積を等しく設計すると共に、寄生容量
C3とC4が等しくなるように配線パターンPC3とPC4の表面
積を等しく設計してある。
次に、この実施例の作用を説明すると、スイッチング素
子6が高周波数でスイッチング動作することにより、入
力側巻線5a,5cに流れる電流を断続し、入力側巻線5b,5d
の両出力端子に等しい電流を誘起する。この誘起され電
流がダイオード16,17,18を介してチョークコイル19及び
コンデンサ22から成るLCフィルタで平滑化され出力端子
20,21に出力する。
ここで、入力側巻線5aの両端間に誘起する電圧をE5a、
入力側巻線5cの両端間に誘起する電圧をE5c、出力側巻
線5bの両端間に誘起する電圧をE5b、出力側巻線5dの両
端間に誘起する電圧をE5d、チョークコイル19の一方の
コイル19aに発生する電圧をE19a、チョークコイル19の
他方のコイル19bに発生する電圧をE19b、とすると、次
式(1)の関係が成り立ち、 E5a=E5c E5b=E5d ………(1) E19a=E19a 更に、各寄生容量に生じる電荷は、 C1×E5a=C2×E5c C3×E5b=C4×E5d ………(2) C5×E19a=C6×E19a の関係式となる。但し、電圧E5aとE5c、E5bとE5d、E19a
とE19aがそれぞれアースに対しては相互に逆位相の関係
となる。
したがって、寄生容量の値が上記した等しい関係に設定
されているので、高周波トランス5の入力側に発生した
高周波数電圧の変動が相互に相殺され、同様に、高周波
トランス5の出力側に発生した高周波数電圧の変動が相
互に相殺され、更に、チョークコイル19の各相に生じる
高周波数電圧の変動も相殺されることとなるので、従来
の高周波ノイズの帰還を低減し、高周波ノイズの少ない
出力を得ることができる。
第4図は本考案の他の実施例を示す回路図であり、第1
図に示した先の実施例との相違点を説明すると、高周波
トランス5の出力側巻線5b,5dの一方の出力接点間にフ
ライホイールダイオード16が接続され、他方の出力接点
間にはフライホイールダイオード17が接続され、又、図
示するように、出力側巻線5b,5dの両出力端子間にコン
デンサ22が接続する。そして、コンデンサ22の一方の接
点がチョークコイル25を介して出力端子20に接続し、他
方の接点が出力端子21に直接接続している。
図中のC1,C2,C3,C4で示す容量は、配線パターンとプリ
ント基板の金属製ベース(アースに相当する)の間の寄
生容量である。
第5図は、該寄生容量の発生原理を説明するための部分
配線図であり、容量C1は高周波トランス5の入力側巻線
5aの端子とスイッチング素子6のドレイン端子6aとを接
続するための配線パターンPC1とベース間の寄生容量で
あり、容量C2は入力側巻線5cの端子とスイッチング素子
6のソース端子6bとを接続するための配線パターンPC2
とベース間の寄生容量であり、容量C3は二次巻線5bの端
子とダイオード16のカソード端子16aとを接続するため
の配線パターンPC3とベース間の寄生容量であり、容量C
4は出力側巻線5dの端子とダイオード17のアノード端子1
7bとを接続するための配線パターンPC4とベース間の寄
生容量である。
そして、寄生容量C1とC2が等しくなるように配線パター
ンPC1とPC2の表面積を等しく設計すると共に、寄生容量
C3とC4が等しくなるように配線パターンPC3とPC4の表面
積を等しく設計してある。この結果、上記式(1)及び
(2)で説明したのと同様に、高周波トランス5の入力
側に発生した高周波数電圧の変動E5a,E5c相殺され、同
様に、高周波トランス5の出力側に発生した高周波数電
圧の変動E5b,E5d相殺され、高周波ノイズの少ない出力
を得ることができる。
[考案の効果] 以上説明したように本考案によれば、スイッチングによ
り高周波トランスの入力側巻線に誘起する高周波ノイズ
と出力側巻線に誘起する高周波ノイズはそれぞれ所定面
積に設定された配線パターンの寄生容量によって相殺さ
れるので、高周波ノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の一実施例を示す回路図; 第2図は実施例における高周波ノイズ低減のための配線
パターンを示す実体配線図; 第3図は第2図の一部分の縦断面図; 第4図は他の実施例の回路図; 第5図の他の実施例における高周波ノイズ低減のための
配線パターンを示す実体配線図; 第6図は従来例の回路図; 第7図は従来例における高周波ノイズ発生原因を説明す
るための実体配線図; 第8図は第7図の一部分の縦断面図である。 図中の符号; 1;入力電源 2a;チョークコイル 2b,2c,23,24;接地用コンデンサ 3;ブリッジ整流器 4;平滑コンデンサ 5;高周波トランス 7;スイッチング素子 16,17,18;ダイオード 19,25;チョークコイル 22;相間コンデンサ C1,C2,C3,C4,C5,C6;寄生容量

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属製のベースの上面に絶縁層を介して形
    成され、高周波トランスの一対の入力側巻線に流れる電
    流をスイッチング素子により断続し、それぞれの入力側
    巻線に対する一対の出力巻線に誘起する断続エネルギー
    をフィルタにより平均化して直流安定化出力を発生する
    スイッチング電源装置において、 前記一方の入力側巻線と前記スイッチング素子を接続す
    る配線パターンに起因する寄生容量と該一方の入力側巻
    線に誘起する誘起電圧との積が、他方の入力側巻線とス
    イッチング素子を接続する配線パターンに起因する寄生
    容量と該他方の入力側巻線に誘起する誘起電圧との積が
    等しくなるように、それぞれの配線パターンの面積を設
    定すると共に、前記一方の出力側巻線に接続する配線パ
    ターンに起因する寄生容量と該一方の出力側巻線に誘起
    する誘起電圧との積が、他方の出力側巻線に接続する配
    線パターンに起因する寄生容量と該他方の出力側巻線に
    誘起する誘起電圧との積が等しくなるように、それぞれ
    の配線パターンの面積を設定することを特徴とするスイ
    ッチング電源装置。
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